Circulação atmosférica

Esquema idealizado da circulação atmosférica.

As circulações atmosféricas são movimentos fechados do escoamento atmosféricos provocados pela conservação de massa que constringe o movimento geral da atmosfera e pelas forças de pressão e empuxo como observadas da superfície da Terra, cuja observação é feita em um referencial em rotação.

A aplicação dos conhecidos teoremas de Bjerknes em conjunto com a equação de conservação de massa permite solucionar o escoamento atmosférico em diferentes escalas de movimento. A circulação atmosférica pode referir-se à circulação da brisa marítima e terrestre, que é um fenômeno de mesoescala, como também pode se referir ao escoamento médio anual de grande-escala, como é o caso das circulações de Hadley e Walker, associadas às ocorrências dos fenômenos de El Niño e La Niña.

A circulação atmosférica é o movimento de grande escala da atmosfera e o meio (juntamente com as correntes oceânicas) através do qual o calor é distribuído pela superfície da Terra.

Apesar da sua estrutura básica da circulação atmosférica global manter-se relativamente constante do ponto de vista climatológico (média de muitos anos), esta varia significativamente de ano para ano, ou ainda em escalas menores intra-sazonais.

Muitas vezes, em estudos teóricos e em modelagem computacional, a circulação geral da atmosfera é utilizada para definir um estado básico (ou de referência) para a atmosfera. Sobre esse estado básico, os fenômenos de menor escala temporal e espacial podem ser considerados como perturbações (ondas) sobrepostas ao estado básico, ou à circulação geral. É comum se falar da corrente de oeste do escoamento da alta troposfera, que em latitudes médias e altas pode ser considerado geostrófico também ou em balanço com as forças de curvatura centrípetas e centrífugas, em um referencial em rotação.

Os sistemas meteorológicos isolados que ocorrem imersos no escoamento de grande-escala (como as depressões das latitudes médias e as células convectivas tropicais) ocorrem quase ao "acaso", isto é, devido às instabilidades (termodinâmicas e dinâmicas) do escoamento atmosférico em diferentes escalas. Geralmente aceita-se que o tempo meteorológico não pode ser determinado pela integração das equações atmosféricas para além de um período relativamente de poucos dias e em um máximo 15 dias. A maioria dos modelos de previsão de tempo faz prognósticos que se estendem até 10 dias (ver Teoria do caos e Efeito borboleta). Apesar disso, a média de longo período destes sistemas, ou seja, o que se convenciona chamar de clima pode ser relativamente estável ao longo de vários anos.

As correntes de vento e os jet streams que envolvem o planeta são misturados por três grandes células: a Células de Hadley, as Células de Ferrel e as células polares.

Velocidades verticais a 500 hPa (média de Julho). O ar ascendente (valores negativos) concentra-se junto ao equador solar, enquanto o ar descendente (valores positivos) é mais difuso

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Circulação geral da atmosfera

A circulação geral de larga escala do ar na troposfera é originada por o aquecimento desigual da superfície do solo. As diferenças de temperatura dos pólos e do equador, da terra e do mar vão originar movimentos do ar que são muito importantes no tempo meteorológico. À latitude 35º graus norte e sul, a superfície da terra recebe maior radiação do aquela que perde. Já nos pólos a quantidade de radiação absorvida é menor do que aquela que se perde. Se o calor, não fosse transportado do equador para os pólos o equador tornava-se cada vez mais quente. Se o frio não fosse transportado dos pólos para o equador, os pólos tornavam-se mais frios. A atmosfera é um grande agente de transporte de calor e a seguir está o oceano que transporta grande parte do calor terrestre.

Entre as mais importantes células de circulação global atmosféricas encontram-se a:

• Célula de Hadley - circulação no plano vertical-meridional (sul-norte)
• Célula de Walker - circulação no plano vertical-zonal (oeste-leste)

Essas células de circulação podem ser observadas nos campos médios anuais e suas posições médias determinadas a partir de médias temporais de longos períodos (i.e., de vários anos e tipicamente para períodos de 30 anos).